实用剪切增稠液的制备及影响因素研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又实用剪切增稠液的制备及影响因素研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：孙英强分析化学江万权副教授二0一一年五月一日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreePreparationofPracticalShearThickeningFluidandtheirPropertiesAuthor’SName：SunYingqiangSpecialty：Supervisor：”o●'1。orin

2、isllecItlme：AnalyticalchemistryAssociateProf．Wan—QuanJiangMay,1m，2011Ⅲ7⋯⋯⋯■I删0⋯9㈣0m9¨¨¨i●■●ⅢY，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究’-[作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同_丁作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件

3、之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术人学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部fJ或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签字日期：导师签名：签字日期：摘要剪切增稠行为(ShearThickeningBehavior)是指浓胶体分散系在受到外界应力作用时，粘度等流变特性

4、所产生的快速可逆变化现象。表现为体系粘度值随应力增大出现显著、非线性的急剧增加；而随着应力的消失，粘度又迅速降低至恢复原状。高浓度纳米粒子分散系总是表现出可逆剪切增稠现象。对于这种表现出可逆剪切增稠现象的高浓度粒子分散系我们称之为剪切增稠液(Shearthickeningfluid)，简称为STF。常见的剪切增稠液一般是由单分散、稳定的粒径小于l“m的球形无机物粒子(二氧化硅、二氧化钛，碳酸钙等)、高分子颗粒(聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺等)，分散在乙二醇、聚乙二醇等介质中形成的悬浮体系，固体颗粒体积

5、分数一般大于50％。剪切增稠现象以其普遍性、可逆性及其随着应力的变化而表现出粘度非线性的急剧变化的特性而受到广泛关注，并应用于减震防震材料，旋转速度控制器和人体防护如防弹衣等特殊用途中。目前，剪切增稠液的研究多集中于高剪切增稠强度、可逆性良好的剪切增稠液的制备及影响因素的研究。本论文目的是获得可实用的剪切增稠体系，明晰影响剪切增稠液性能的主要因素。本文主要工作为单分散球形纳米粒子的制备及表征、剪切增稠强度高且可逆性好的剪切增稠液的制备以及剪切增稠液性能影响因素的研究。具体内容如下：1．对剪切增稠液研究进展进行了

6、较全面综述。介绍剪切增稠液的制备及对剪切增稠现象的两种解释机理；概括总结由剪切增稠液本身的参数、外加电场、磁场和形变方式等因素对剪切增稠效应的影响，以及剪切增稠液在减震防震材料及抗冲击防护用品中的应用等。2．纳米二氧化硅球形粒子的制各及其胶体分散系的剪切流变学的研究。运用st6ber氨催化水解的方法，通过实验条件控制制备出三种不同粒径、分散性良好、均匀单一尺寸的纳米二氧化硅粒子，进而将制备的粒子分散到不同聚乙二醇分子量的分散介质中制备出剪切增稠液。通过流变学测试，研究粒子尺寸、分散介质分子链长对二氧化硅胶体分散

7、系的剪切增稠行为的影响。3．聚甲基丙烯酸甲酯微米、纳米粒子的制备及其悬浮液流变学行为的研究。首先制备了不同粒子尺寸的聚甲基丙烯酸甲酯粒子，并制备成剪切增稠液。研究摘要了相体积分数、可逆性、触变性、分散介质对剪切增稠行为的影响。由优化条件制备出实用剪切增稠液材料。4．在聚甲基丙烯酸甲酯悬浮液中分别添加不同非离子表面活性剂如吐温一20、聚乙二醇20000等，研究非离子表面活性剂对剪切增稠现象的影响；通过控制测试温度，研究温度对聚甲基丙烯酸甲酯悬浮液流变学行为的影响。5．纳米聚苯乙烯．丙烯酸乙酯共聚粒子的制备及其胶体

8、分散系的剪切增稠行为的研究。通过无皂聚合制备了单分散性良好的聚苯乙烯．丙烯酸乙酯共聚粒子。将制备的聚苯乙烯．丙烯酸乙酯共聚粒子制备成剪切增稠液，并运用动态扫描、静态扫描等测试对剪切增稠液的流变学性能进行了测试评估。采用改变实验条件的方法研究了pH值等对剪切增稠行为的影响。关键词：剪切增稠液冲击防护二氧化硅聚甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯．丙烯酸乙酯流变学AbstractShearthicken